來自市場分析機構ABI Research的數(shù)據(jù)顯示,,2018年,全球藍牙設備出貨量達40億個,,預計到2022年,,出貨量可以達到52億的規(guī)模。
今年1月,,藍牙技術聯(lián)盟正式發(fā)布了藍牙5.1規(guī)范,,在這個規(guī)范當中很重要的一個新特性就是“尋向功能”(direction finding),,這一新功能可幫助設備明確藍牙信號的方向,,進而幫助開發(fā)解讀設備方向的藍牙接近(proximity)解決方案,實現(xiàn)厘米級位置精度的藍牙定位系統(tǒng),。
藍牙技術聯(lián)盟亞太區(qū)開發(fā)者關系經(jīng)理任凱先生表示,,在新興市場,藍牙技術在智能樓宇,、智能家居,、智能工業(yè)以及智能城市領域,都會有非常多的應用,,而該聯(lián)盟新推出的尋向功能,,在這4個新領域會有非常多的應用。
該聯(lián)盟預計,藍牙的位置服務市場,,在2022年的產(chǎn)品出貨量將超過4億個,。尋向功能就是要強化藍牙位置服務。
基于位置的藍牙服務解決方案通常分為兩類:接近類解決方案和定位系統(tǒng),。如今,,接近類解決方案可借助藍牙,解讀兩臺設備何時彼此靠近,,以及相距距離的近似值,。該類別同時包括物品追蹤(item finding)解決方案(如個人財物標簽)及地標(Point of Interest; PoI)信息解決方案(如鄰近感知Beacon)。
引入尋向功能之后,,藍牙接近類解決方案將能夠添加與設備方向相關的功能,。例如,物品追蹤解決方案將不僅可以告知用戶已臨近財物標簽位置,,還能讓用戶了解其所處的方向,,顯著提升用戶體驗。
定位系統(tǒng)可采用藍牙來明確設備的物理位置,,例如可用于資產(chǎn)跟蹤的實時定位系統(tǒng)(Real Time Location System, RTLS)和可用于室內(nèi)導航的室內(nèi)定位系統(tǒng)(Indoor Location System, IPS),。如今,藍牙定位系統(tǒng)在明確設備物理位置時的精度可達到米級,。通過添加尋向功能,,此類定位系統(tǒng)可將位置精度提升至厘米級。
應用痛點
在接近類的解決方案中,,有兩個典型應用,,一個是物品追蹤,比如我們常常找不到鑰匙,、錢包等,,可以通過藍牙鏈路來確定兩臺藍牙設備之間的距離。比如在錢包當中加入了一個藍牙防丟器tag,。
在接近類服務當中,,還有另外一個典型應用,就是地標信息解決方案,,也就是我們常說的Beacon,,當我們進入一個商場,或者進入一個超市,,可以通過手機,,接收商場或者超市推送的Beacon信息,比如打折新品,。
另外兩個典型應用,,來自于定位系統(tǒng),,首先是實時定位功能,RTLS主要應用在資產(chǎn)跟蹤,,這在工業(yè),、智能建筑里面都有應用場景。再有就是室內(nèi)定位,,藍牙在這方面的應用是非常成熟的,。
無論是實時定位,還是室內(nèi)定位,,包括接近類的應用,,原理是類似的,都是基于數(shù)據(jù)包傳輸當中的接收信號強度,,也就是RSSI – Radio Signal Strength Indication這樣一個機制,。通過接收到的RSSI強度,來虛擬產(chǎn)品在周圍的大致范圍,。但是這種傳統(tǒng)定位只能給出一個大致的方位,,無法實現(xiàn)精確定位。這也就是為什么要在藍牙最新的核心規(guī)范當中推出藍牙尋向功能的原因,。
尋向功能是怎么實現(xiàn)的,?
藍牙尋向功能,是將之前在其他頻段,、通過無線電尋向機制,,加入到Buletooth Radio當中實現(xiàn)的。所以這是一種成熟的技術,。
那么,,藍牙的尋向究竟是如何實現(xiàn)的呢?首先看一下第一種方式,,也就是到達角Angle of Arrival(AoA),,這里有一個藍牙發(fā)射機,會通過單一天線,,周期性地發(fā)送一些特殊的數(shù)據(jù)包,,在藍牙的接收機端,需要做多天線陣列,,至少要有兩個天線,,這個接收機可以通過不斷地使能各個天線來接收藍牙發(fā)射機的特殊數(shù)據(jù)包,,因為是不同的天線,,所以在各個接收天線上收到的無線電信號,相位是有差別的,。根據(jù)相位差,。以及天線之間的距離,,就可以算出到達角,有了這個到達角,,問題就解決了,,我們可以通過這個角度來實時了解我和設備相互之間的角度。
還有另外一種機制,,叫做Angle of Departure(AoD),,出發(fā)角,它和Angle of Arrival是相反的,。AoA的發(fā)射機是單天線,,接收機是多天線。而Angle of Departure的發(fā)射機是多天線,,接收機是單天線,,發(fā)射機周期性地通過各個天線來發(fā)射低功耗藍牙數(shù)據(jù)包,接收機通過一定的時系,,通過各個天線發(fā)送出來的數(shù)據(jù)包,,提取通過不同天線發(fā)出來無線電信號的相位差,通過相位差值,,以及發(fā)射機天線之間的距離,,就可以計算出Angle of Departure,也就是到達角,,有了這個相對的角度,,可以知道我們和被測節(jié)點之間的相對角度,從而實現(xiàn)尋向功能,。這就是藍牙尋向的基本原理,。
功耗方面,無論是AoA還是AoD,,發(fā)射芯片并不需要提高發(fā)射功率,,對于發(fā)射機的(物理層)變化沒有任何干預,所以它的發(fā)射電流和接收電流,,之前是多少,,加入了AoA、AoD之后,,它還是多少,,主要是通過天線的切換,包括天線之間的距離,,來計算出AoA,、AoD的角度,是不會額外增加功耗的,。
綜上,,自從推出了低功耗藍牙以后,,其定位服務應用就出現(xiàn)在了很多場景當中,比如博物館,、商場,、工廠、倉庫等等,,這些應用主要是通過RSSI,,也就是信號強度檢測的機制,通過三邊測量,,來實現(xiàn)室內(nèi)定位和實時定位功能,。藍牙技術聯(lián)盟在最新的核心規(guī)范中推出的尋向功能,將室內(nèi)定位的服務進行了增強,,不僅可以使用原有的RSSI方案,,還可以將藍牙尋向功能中的AoA和AoD,加入到現(xiàn)有的這些藍牙定位系統(tǒng)當中,,實現(xiàn)更加精確的定位,。
新的藍牙尋向功能和現(xiàn)有的通過RSSI的定位機制,可以相互融合,。相互之間進行補償,,進行校準,使得定位精度有質(zhì)的提升,。
智能家居專項組
藍牙技術聯(lián)盟于2017年7月發(fā)布了一個針對多點對多點的網(wǎng)絡拓撲結構——藍牙Mesh,。它使低功耗藍牙的拓撲結構從之前的點對點,點動多點,,到現(xiàn)在的多點對多點,。這樣一個網(wǎng)絡拓撲結構,對于藍牙技術來說是一個革命性的變化,。藍牙點對點或者點對多點機制面對一些應用場景時是有缺陷的,,通過藍牙Mesh則可以解決這些問題,信息可以在網(wǎng)絡當中進行路由,,所以,,這樣的網(wǎng)絡拓撲結構,對于控制系統(tǒng),、監(jiān)控系統(tǒng),,包括一些自動化、照明應用,,都會有極大的幫助和應用體驗的提升,。
1月8日,藍牙技術聯(lián)盟宣布成立了一個智能家居專項組,其隸屬于藍牙技術聯(lián)盟的自動化工作組,,該專項組有兩個特點:第一,組內(nèi)的討論將會使用中文,;第二,,開會時間將會采用北京時間。
可見,,該專項組是藍牙技術聯(lián)盟專門針對大中華地區(qū)成立的,,主要目的是解決目前藍牙Mesh在智能家居領域應用的Model定義問題。因為藍牙技術聯(lián)盟在發(fā)布1.0版本的Model定義時,,有通用的Model,,但是當藍牙Mesh應用到智能家居領域的時候,會員發(fā)現(xiàn)還有其他一些潛在的應用場景,,需要有Model的支持,。
據(jù)悉,已經(jīng)有60多家公司加入到這個專項組當中,。此外,,該專項組不設會員等級界限,只要是藍牙技術聯(lián)盟的會員,,都可以加入專項組進行討論,。